Voith Turbo Transmissions

Турбопередачи -это гидродинамические многоступенчатые приводные сборы, предназначенные для транспортных средств с использованием двигателей внутреннего сгорания . Первая турбо-трансмиссия была разработана в 1932 году Войтом в Хайденхайме , Германия . С тех пор улучшения турбо-трансмиссий параллели аналогичные достижения в дизельных двигателях, и сегодня эта комбинация играет ведущую роль по всему миру, уступая только использованию электрических дисков.

Турбопередачи служат гидродинамическим звеном, которое преобразует механическую энергию двигателя в кинетическую энергию жидкости, через конвертер крутящего момента и муфту жидкости , прежде чем производить окончательный поворотный выход. Здесь жидкость проезжает через лезвительные каналы ротора при высоких скоростях потока и низком давлении. Именно здесь турбо-трансмиссии отличаются от аналогичных гидростатических передач , которые работают с использованием низких скоростей потока и высокого давления в соответствии с принципом смещения.

Принцип

Турбопередачи являются гидродинамическими, многоэтапными приводичными сборами, чьи характеристики основаны на принципе фёттингера динамики жидкости. Конвертеры крутящего момента, жидкие муфты и дополнительные гидродинамические замедлители являются ключевыми компонентами в этих сборках, которые идеально подходят для транспортных средств с питанием.

История

Первая турбо -передача 1932 года использовала относительно простой дизайн. Он состоял из одного преобразователя крутящего момента для фазы запуска и жидкой связи для фазы перемещения, которые были установлены на общем шахте. Ключевой особенностью этой турбопроводной передачи было заполнение и опорожнение гидродинамической цепи, принцип, который впервые использовался в морских передачи Föttinger. Это дало преимущества стартапов без трения, без трения сдвига с постоянной тягой, свободного проживания за счет опорожнения гидродинамической схемы и более эффективной работы муфты жидкости.

В отличие от Föttinger, однако, Voith использовал масло вязкости в гидродинамической цепи его турбо-трансмиссий, а не воды. Кроме того, в 1930-х годах были сделаны различные другие улучшения: добавление высокоскоростной передачи, более компактное корпус, большая совместимость с различными типами двигателей, автоматические сдвиги передач, а также охлаждение через теплообменник .

В 1960-х годах гидродинамический замедление также была представлена в качестве третьей стадии, которая дополняла конвертер крутящего момента и муфту жидкости. Вместе все эти инженерные улучшения имели общую цель: постоянно повышать рейтинг производительности передачи, не ставя под угрозу сложность его установки или доказанную достоверность.

Двойные трансмиссии для железнодорожных вагонов

В 1969 году была разработана меньшая турбо-трансмиссия T 211 в качестве альтернативы гидромеханическим трансмиссиям шины, разработанной для дизельных железнодорожных вагонов в низком диапазоне мощности от 200 до 300 л.с. (от 149 до 224 кВт). Подобно первой турбопертезии, T 211 использовал связанную комбинацию конвертера, но также имела высокоскоростную передачу для большей эффективности. Кроме того, была добавлена сборочная сборочная передача, и при необходимости можно было установить дополнительную гидродинамическую замедление. Преобразователь имел гидродинамический диаметр цепь 346 мм (13,6 дюйма), в то время как сцепление жидкости имело немного меньший диаметр 305 мм (12,0 дюйма). И благодаря своей высокоскоростной передаче, главный вал может быть значительно выше при 4170 об / мин. В результате T 211 R обладал резервной мощностью, которая отражалась на его армированных механических компонентах (шестерни, подшипники и валы), а также элементы управления передачи. В то же время, однако, диаметры преобразователя, связи и замедления оставались неизменными. Общая скорость потока в гидродинамических схемах была увеличена для размещения более высокой мощности от 205 до 350 кВт (от 275 до 469 л.с.). При 350 кВт (469 л.с.) главный вал длился чуть менее 5000 об/мин, что привело к скорости вращения для (пустого) преобразователя 74 м/с, когда транспортное средство достигло максимальной скорости. Чтобы обеспечить адекватное охлаждение преобразователя во время высокоскоростных операций, был установлен более сильный гидродинамический жидкостный насо Ротор замедления также служит дополнительным циркулирующим насосом. При просмотре снаружи эта передача T 211 R отличалась от его предшественника, T 211 Re.3 с 320 кВт (429 л.с.), лишь немного через добавление встроенного электронного блока управления и увеличенного воздушного фильтра.

Также в 1978 году появился новый тип гидравлической коробки передач для поездов, T320rz + KB260 + HA

Тройные трансмиссии для железнодорожных вагонов

В 1995 году был разработан совершенно новый дизайн передачи, VT 611/612 для высокоскоростных поездов с технологией наклона, используемой Deutsche Bahn ( немецкие железные дороги ). В этой новой концепции передачи использовалась конструкция конвертер-связанного соревнования со встроенным гидродинамическим замедлителем T 312 BRE, и она имела рейтинг мощности 650 кВт. Чтобы сократить общую длину трансмиссии, на высоких зубчатых колесах использовалась конструкция с двойным валом, что было похоже на конструкцию, используемой в обратных единицах. Электронный блок управления был также встроен в передачу. Кроме того, обратные цилиндры трансмиссии работали гидравлически, что устраняло необходимость наличия сжатого снабжения воздуха на борту. Пять лет спустя была разработана передача T 212 BRE с рейтингом мощности 460 кВт. Эта трансмиссия была одинаковой по конструкции, но в отличие от других крупных трансмиссий, BRE T 212 мог быть установлен непосредственно на приводном двигателе. Это было значительным преимуществом, потому что это привело к очень компактной комбинации двигательной передачи для высокоскоростных поездов, которые могли проходить до 200 км/ч. BRE T 212 имел те же размеры гидродинамических цепи, что и T 211 R, но у него было дополнительное преимущество в большей эффективности связи для поездов, работающих только на 50% от их максимальной скорости. Для высокоскоростной Дизельные поезда это было важно, потому что это позволило значительно улучшить расход топлива.

Трансмиссии с двойным преобразователем для локомотивов

В 1999 году была разработана новая трансмиссия с двойным преобразователем, L 620 REU2, для высокопроизводительных локомотивов. Новый L 620 REU2 был оснащен как начальным преобразователем, имеющим диаметр 525 мм, а также преобразователем перемещения, диаметром 434 мм. Дизайн нового L 620 Re U2 был основан на его успешном предшественнике, L 520 RZU2, который имел рейтинг мощности 1400 кВт. Эта новая передача, однако, была оценена значительно выше при 2700 кВт, и поэтому практически все его компоненты должны были быть расширены, а также подкреплены. В стандартной версии трансмиссии две шестерни были установлены на вторичном валу, а не использовали колесо на холостом ходу, найденное в более старом L 520 RZU2. В результате скорость выходного вала привода может быть отрегулирована в соответствии с требованиями к мощности локомотива. Основной подшипник приводного вала также был увеличен до 550 мм. В целом, эта новая высокопроизводительная передача четко иллюстрировала огромную способность гидродинамических муфт. С соотношением веса к мощности всего 2,06 кг/кВт, новый L 620 Reu2 установил запись для локомотивных передач. Для сравнения, аналогичная передача L 520 RZU2 имела гораздо более высокое соотношение веса к мощности 2,4 кг/кВт. Кроме того, недавно спроектированный гидродинамический замедление, KB 385, был доступен в качестве дополнительного компонента. В Vossloh , производитель локомотива, базирующийся в Киле, эти передачи были установлены в его локомотивах G1700 и G2000. Наконец, последняя разработка - это трансмиссия LS 640 REU2, которая впервые будет использоваться в локомотиве Voith Maxima с 3600 кВт. LS 640 REU2 представляет собой так называемую сплит-турбопроводчиком, которая использует два приводных вала от L 620 REU2 для питания обеих болот дизельного локомотива с шестью осью.

Установка стандартов производительности турбо-трансмиссий

Условия эксплуатации железнодорожных транспортных средств являются ключевыми факторами при определении требований к мощности как двигателей, так и передачи. Эти рабочие условия покрывают: перевозка грузов для дизельного локомотива , пассажирские возможности для дизельных железнодорожных автомобилей , топография железнодорожной линии и климатические условия, когда транспортное средство управляется за пределами Европы. Ожидаемые условия эксплуатации являются частью технических требований транспортного средства и определяют следующие точки:

Максимальная скорость
Скорость ускорения во время запуска с учетом сопротивления трения всех моторизованных колес в нескольких автомобильных поездах
Скорости ускорения при транспортировке, чтобы избежать пробок в столичных районах, где электрические рельсовые автомобили . также есть
Минимальная скорость, которая может быть поддержана на больших расстояниях
Требования к динамическому торможению при путешествии в высокоскоростных и/или на длинных спусках из-за ее экономической работы

Максимальная скорость, вес автомобиля, скорость ускорения и наклон железной дороги влияют на характеристики производительности двигателя. В дополнение к этому, необходимо учитывать требования вспомогательных систем, такие как кондиционирование воздуха, системы двигательного охлаждения, тормозные компрессоры и в некоторых случаях необходимость отдельного источника питания для запуска кондиционирования и систем отопления каждого легковой автомобиль. ряд дизельных двигателей Здесь можно выбрать , от больших кадров V-Motors для локомотивов до плоских 6-цилиндровых двигателей подлости для моторизованных железнодорожных вагонов или даже компактных 12-цилиндровых двигателей, часто используемых коммунальными транспортными средствами. Для большинства современных моторизованных железнодорожных вагонов предпочтительным раствором представляет собой комбинацию монтированного монтажа и передачи подпола.

Усовершенствованная разработка конвертеров крутящего момента

В турбопроводных передачах конвертер крутящего момента, безусловно, является центральным элементом всей конструкции, и в течение последних десятилетий его постоянные улучшения были в основном ответственны за удовлетворение постоянно растущих требований транспортных средств дизельного топлива. Здесь целью каждого улучшения стала большая эффективность и лучшая производительность запуска, не ставя под угрозу размеры начального преобразователя, а также последовательную нагрузку конвертера перемещения в пути. Из многих различных конструкций крутящего момента, одноступенчатый преобразователь с использованием турбины центробежного потока оказался лучшим. Он имеет относительно простую конструкцию, и из -за радиальной стабильности ее турбины преобразователь хорошо подходит для высоких оборотов.

В 1970-х годах, благодаря новым разработкам конвертара крутящего момента с улучшенными характеристиками тяги (приближаясь к сцеплению запуска), была разработана передача с двумя конвертерами для замены ранее используемой трансмиссии с тремя конвертором. И даже сегодня, конвертеры крутящего момента все еще улучшаются, хотя они достигли продвинутой стадии. Современная вычислительная динамика жидкости (CFD) теперь может предоставить инженерам подробную информацию о потоковых паттернах внутри вращающегося турбинного колеса. Здесь заполненная маслом схема, в которой поворачивается турбина, изображается как компьютеризированная сетка, показывающая характеристики потока на каждом пересечении сетки. Для каждой из этих точек можно рассчитать объем потока, скорость и давление. Позже во время фазы анализа можно просмотреть трехмерную модель схемы потока цепи, и могут быть идентифицированы нарушения потока, которые снижают эффективность преобразователя, такие как: вихри, поверхностная турбулентность и неправильные потоки жидкости вдоль колеса турбины. Кроме того, помимо визуализации этих нарушений потока инженеры также могут использовать CFD для расчета результирующей потери в эффективности преобразователя.

В конце концов, взаимосвязь между изменениями потока схемы конвертера и эффективностью конвертера крутящего момента может быть использована для определения потенциальных областей улучшения. В значительной степени прогнозируемые значения хорошо совпадают с фактическими эксплуатационными измерениями, хотя некоторые различия происходят из-за использования упрощенного моделирования экономии времени. Тем не менее, CFD позволяет оптимизировать существующие преобразователи, а также разработку новых типов виртуальных конвертеров через компьютер. После этого строительство прототипа и проверка фактических результатов производительности завершает этап разработки.

Литература

Voith Turbo Transmissions 1930-1985, Том 1 локомотивные передачи, Wolfgang Petzold, Heidenheim, 2002
Voith Turbo Transmissions 1930-1985, Том 2 железнодорожные трансмиссии, Вольфганг Петцольд, Хейденхайм, 2004
Технология Voith Drive, 100-летний принцип Föttinger, Springer-Verlag, ISBN 3-540-31154-8 , Berlin 2005

Смотрите также

Внешние ссылки

Voith Turbo
Пост в мировой дизельный список
Dinet.biz Альтернативные запасные части для шин Voith Gear Box